专利名称：一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅(温度不敏感型阵列波导光栅，Athermal Arrayed Waveguide Grating，简称AAWG)，属于通信领域。
背景技术：
AffG (Arrayed Waveguide Grating，阵列波导光栅)是一种平面波导器件，是利用 PLC (Planar Lightwave Circuit，平面光波线路)技术在芯片衬底上制作的阵列波导光栅。 ^FBG (Fiber Bragg Grating，光纤布拉格光栅)和 TFF (Thin Film Filter，薄膜滤光片) 相比，AWG具有集成度高、通道数目多、插入损耗小，易于批量自动化生产等优点。但是，由于传统的硅基AWG芯片对温度比较敏感，一般中心波长随温度的漂移为0. 0118nm/°C，因此对传统的热敏感AWG (Thermal AffG)需要使用温度控制器和温度控制电路来稳定中心输出波长，相应增加了 AWG的成本、尺寸以及限制了它的应用范围。因而国内外许多大公司推出了 AAWG产品。AAffG开辟了两个新的市场。一个是在机架不能供电或者不方便提供额外电源进行温度控制的时候，AAWG可以代替薄膜滤光片TFF用于DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用)系统的复用器/解复用器模块。另一个更富有潜力的市场是新兴的 WDM-PON(Wavelength Division Multiplex_Passive Optical Network，波分复用-无源光网路)系统，因为WDM-PON系统要求在室外-30°C到70°C的温度范围内都可以正常运行，而TFF的温漂大，不符合室外WDM-PON系统的应用要求，所以系统可能会使用大量的AAWG以提供超过百兆的光纤到户业务。通常的AAWG采用温度补偿的技术保持波长的稳定，如用金属温度补偿杆连接输入波导，在温度补偿杆热胀冷缩的驱动下使输入波导移动来补偿波长随温度的漂移。但是目前现有的各种方案均存在如下问题这些补偿方法都是对波长的温度特性进行线性补偿。但实际的AWG波长-温度曲线并不是线性的，因此这些补偿方法只能在有限的温度范围内保持波长的稳定性，对于室外等较大温度变化范围的应用则难以满足。输入波导的位移随温度的变化率与折射率对温度的导数成线性关系，该结论参见下列公式表示。AffG 的衍射方程:dnssin θ JdnsSin θ o+nc Δ L = m λ (1)其中~和η。分别是AWG的输入平面波导、输出平面波导，也叫罗兰圆的有效折射率和阵列波导的有效折射率，d是相邻阵列波导在罗兰圆周上的间距，Qi* θ。是输入和输出平面波导的衍射角，Δ L是相邻阵列波导的长度差。m是衍射级次。λ是真空波长。AWG的中心波长满足m λ = nc Δ L(2)旁轴近似条件下(θ i << 1，θ。<< 1)，公式(1)两边微分得角色散公式
θ _ m ng^r = -T一
αλ nsa nc(3)其中θ是输入衍射角，~是群折射率，且
权利要求
1.一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，包括温度补偿装置 (101)、输入装置(106)、输入平面波导(102)、阵列光栅(103)、输出平面波导(104)、输出波导(105)、基板(107)，其特征在于所述温度补偿装置(101)包括温度补偿杆(201)以及设置其两端的第一玻璃块(202)、第二玻璃块(203)，第一玻璃块(202)和第二玻璃块(203) 同基板(107)固定，温度补偿杆201中部设有一供输入装置(106)贯穿的开孔(204)，开孔 (204)将温度补偿杆(201)分隔成弹性区(213)和伸缩区(205)，在伸缩区(205)中设置有弹簧区(207)，弹簧区(207)同与其配合的伸缩区(205)保持一侧固定，另一侧不固定且紧密贴合。
2.如权利要求1所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，其特征在于所述输入装置(106)同输入平面波导(102)和第一玻璃块(202)、第二玻璃块(203) 同基板(107)相接触端面均为研磨抛光面，且三个接触面均保持同一平面。
3.如权利要求1或2所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅， 其特征在于所述弹簧区(207)由一个或者多个方槽(228)和与其相匹配的垫块(208)组成，所述方槽(228)与垫块(208)匹配的一个侧平面固定，另一侧平面不固定且紧密贴合。
4.如权利要求3所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，其特征在于所述垫块(208)的热膨胀系数同温度补偿杆(201)的热膨胀系数相同或相近。
5.如权利要求1或2所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅， 其特征在于所述弹簧区(207)包括一个或多个阶梯块(701)，所述阶梯块(701)与其相匹配的伸缩区(205) —个侧平面固定，另一侧平面不固定且紧密贴合。
6.如权利要求1或2所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，其特征在于所述弹性区(213)为上下相对交错排列的多个槽(206)，弹性区(213)沿温度补偿杆长度方向的刚度k2小于温度补偿杆的伸缩区(205)沿温度补偿杆长度方向刚度kl。
7.如权利要求1或2所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅， 其特征在于所述输入装置(106)可以是带尾纤的玻璃毛细管或者光纤插针或者AWG波导的输入波导。
8.如权利要求7所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，其特征在于所述输入装置(106)同输入平面波导(102)靠近且距离保持为8-15微米，距离间隙中填充有硅凝胶。
9.如权利要求1所述的一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，其特征在于所述第一玻璃块(202)和第二玻璃块(203)可以是高硼硅玻璃。
全文摘要
本发明公开了一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，包括温度补偿装置(101)、输入装置(106)、输入平面波导(102)、阵列光栅(103)、输出平面波导(104)、输出波导(105)、基板(107)，所述温度补偿装置(101)包括温度补偿杆(201)以及设置其两端的第一玻璃块(202)、第二玻璃块(203)，第一玻璃块(202)和第二玻璃块(203)同基板(107)固定，温度补偿杆(201)中部设有一供输入装置(106)贯穿的开孔(204)，开孔(204)将温度补偿杆(201)分隔成弹性区(213)和伸缩区(205)，在伸缩区(205)中设置有弹簧区(207)，弹簧区(207)同与其配合的伸缩区(205)保持一侧固定，另一侧不固定且紧密贴合；本发明可以实现降低波长随温度变化值。
文档编号G02B6/293GK102540350SQ201210075068
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者丁丽, 徐来, 李长安, 罗勇, 肖光莹, 马卫东 申请人:武汉光迅科技股份有限公司